Ученые проанализировали астрономические данные за более чем 40 лет и обнаружили доказательства того, что внутренняя структура Солнца слегка меняется от минимума к минимуму солнечного цикла. Исследователи из Бирмингемского и Йельского университетов опубликовали результаты работы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Они обнаружили, что даже небольшие различия в магнитной активности Солнца приводят к заметным изменениям внутри звезды.
Каждые 11 лет Солнце проходит через цикл магнитной активности и находится в наиболее спокойном состоянии во время «солнечного минимума»: на нем мало солнечных пятен, магнитные поля слабее, а поверхность более однородная.
Используя данные наблюдений с 6 телескопов, расположенных по всему миру и объединенных в Бирмингемскую сеть солнечных колебаний (BiSON), астрофизики изучили, что происходит внутри Солнца в четыре самых спокойных периода между 21-м и 25-м солнечными циклами.
Ученые проанализировали крошечные колебания внутри Солнца, вызванные звуковыми волнами, которые заставляют Солнце слегка вибрировать, чтобы понять, что происходит под поверхностью светила. Это первое в истории исследование, в котором сравниваются четыре последовательных минимума солнечной активности с помощью изучения этих колебаний (область исследований называется гелиосейсмологией).
Ученые искали характерный «сбой» в звуковых волнах, возникающий при двойной ионизации гелия, изменения скорости звука, а также сравнивали наблюдения с прогнозами, основанными на моделях Солнца с немного измененными внутренними условиями.
Было обнаружено, что минимум солнечной активности, произошедший в 2008–2009 годах между 23-м и 24-м циклами, который считается одним из самых спокойных и продолжительных за всю историю наблюдений, имел заметно отличающиеся внутренние характеристики по сравнению с тремя другими минимумами.
Гелиевый «сбой» был значительно сильнее, чем в трех других минимумах, что указывает на реальные структурные различия. Во внешних слоях Солнца наблюдалась более высокая скорость звука, что говорит о более высоком давлении и температуре газа, а также о более слабом магнитном поле.
Профессор Билл Чаплин из Бирмингемского университета сказал: «Впервые нам удалось точно определить, как меняется внутренняя структура Солнца от минимума одного цикла к минимуму следующего. Внешние слои Солнца слегка изменяются в зависимости от цикла активности, и мы обнаружили, что в периоды глубокого минимума активности на Солнце можно найти измеримые внутренние изменения».
Результаты исследования могут оказаться полезными для прогнозирования будущих циклов солнечной активности. Это важно, поскольку солнечная активность приводит к космической погоде — вспышкам солнечной энергии, которые могут оказывать значительное влияние на Землю. Космическая погода может приводить к перебоям в радиосвязи, ошибкам в работе GPS, сбоям в энергосетях и повреждению спутников связи.
Профессор Сарбани Басу из Йельского университета сказал: «Важно понять, как Солнце ведет себя под поверхностью в спокойные периоды, потому что это поведение во многом определяет рост уровня активности в последующих циклах».
Профессор Чаплин добавил: «Наша работа демонстрирует эффективность долгосрочных сейсмических наблюдений за звездами. Методы, использованные в этом исследовании, можно применить к другим звездам, подобным Солнцу, что поможет лучше понять, как меняется их активность и как они влияют на окружающую среду, в том числе на планеты, которые могут около них быть».
[Фото: NASA/SDO/Joy Ng]
